Khi bạn nghe đến tính bền vững trong ngành công nghiệp nặng, người ta thường nghĩ ngay đến các tấm pin mặt trời hoặc thu hồi carbon. Đó là một cái nhìn hạn hẹp. Công việc thực sự và khó khăn diễn ra trong việc tối ưu hóa các hệ thống mà chúng tôi đã vận hành 24/7. Lấy bộ trao đổi làm mát bằng không khí (ACE). Chúng không phải là công nghệ mới, nhưng vai trò của chúng trong việc cắt giảm lượng nước sử dụng và giảm lãng phí trong hoạt động vẫn chưa được đánh giá đúng mức. Tôi đã thấy các dự án tập trung vào công nghệ thu hút sự chú ý, trong khi máy làm mát không khí khiêm tốn, được chỉ định phù hợp, đã thực hiện công việc nặng nhọc cho các chỉ số môi trường của nhà máy. Liên kết không phải lúc nào cũng trực tiếp nhưng nó có ý nghĩa sâu sắc.
Phương trình nước: Hơn cả con số 0
Mọi người đều biết ACE loại bỏ nước làm mát. Nhưng chiến thắng về tính bền vững không chỉ là đạt được mục tiêu xả nước bằng 0 trên một tờ rơi quảng cáo. Đó là việc bỏ qua toàn bộ chuỗi chi phí tiềm ẩn của nước. Tôi đang nói về các nhà máy xử lý hóa chất, quản lý xả đáy và nguồn năng lượng lớn đó là mạng lưới máy bơm nước làm mát. Tôi nhớ lại việc trang bị thêm một bộ xử lý hóa học ở một khu vực bị căng thẳng về nước. Họ được ủy quyền về mặt pháp lý để giảm tỷ lệ hòa. Chúng tôi đã đổi một dãy vỏ và ống để lấy một bó làm mát bằng không khí. Chắc chắn, khoản tiết kiệm ngay lập tức là hàng triệu gallon mỗi năm. Nhưng lợi ích lớn hơn là tách năng lực sản xuất của họ khỏi chính trị nước địa phương. Báo cáo phát triển bền vững của họ có một chi tiết đơn hàng, nhưng hồ sơ rủi ro hoạt động của họ đã thay đổi về cơ bản.
Tuy nhiên, có một nhược điểm. Làm mát bằng không khí không phải là liều thuốc kỳ diệu cho mọi quy trình. Nhiệt độ không khí xung quanh là động lực của bạn và ở những vùng có khí hậu nóng hơn, bạn phải đối mặt với sự đánh đổi. Bạn có thể cần diện tích khuôn mặt lớn hơn hoặc thiết lập kết hợp. Tôi đã tham gia vào một dự án mà dự án này chưa được mô hình hóa đầy đủ. Các ACE có kích thước nhỏ hơn để phù hợp với nhiệt độ cao điểm của mùa hè, dẫn đến sự kém hiệu quả trong quy trình, ban đầu bù đắp cho một số mức tăng năng lượng. Chúng tôi đã học cách luôn chạy các mô phỏng hàng năm chứ không chỉ tính toán điểm thiết kế. các tính bền vững lợi ích mang tính hàng năm và tích lũy, vì vậy thiết kế của bạn phải tính đến những ngày thời tiết xấu nhất và tốt nhất.
Đây là nơi các nhà sản xuất có kinh nghiệm thực tế chứng minh giá trị của mình. Một công ty như Shanghai SHENGLIN M&E Technology Co.,Ltd, chuyên tập trung vào công nghệ làm mát công nghiệp, hiểu rõ điều này. Bạn có thể biết từ cách tiếp cận của họ tại shenglincoolers.com—không chỉ là bán một thiết bị mà còn là thiết kế một giải pháp phù hợp với khí hậu địa phương và nhiệm vụ của quy trình. Thiết kế của họ thường kết hợp các bộ truyền động tốc độ thay đổi trên quạt ngay từ đầu, đây là chìa khóa để quản lý sự cân bằng giữa năng lượng và nước một cách thông minh.
Dấu chân năng lượng: Tranh luận giữa quạt và máy bơm
Sự phản kháng cổ điển là năng lượng. Người ta nói rằng quạt sử dụng nhiều điện hơn máy bơm. Đó là một sự đơn giản hóa quá mức. Đúng, không khí chuyển động kém hiệu quả hơn so với chuyển động của nước trên một đơn vị nhiệt được truyền. Nhưng bạn chỉ đang so sánh trình điều khiển. Dấu chân năng lượng của hệ thống làm mát bằng nước bao gồm máy bơm, nhà máy xử lý nước và tháp giải nhiệt. Những chiếc quạt tháp đó là những người tiêu dùng lớn. Tóm lại, một hệ thống làm mát bằng không khí hiện đại, được thiết kế tốt với ống vây được tối ưu hóa và quạt được kiểm soát có thể hòa vốn hoặc vượt lên dẫn trước, đặc biệt khi bạn tính đến năng lượng xử lý và làm nóng nước bị loại bỏ.
Chúng tôi đã chứng minh điều này trong dự án trạm nén khí. Thiết kế ban đầu yêu cầu một vòng làm mát bằng nước. Khi chúng tôi thực hiện phân tích năng lượng toàn bộ vòng đời, tùy chọn ACE cho thấy tổng chi phí năng lượng thấp hơn 15% trong 10 năm. Người đá? Phần lớn số tiền tiết kiệm được là từ việc loại bỏ việc định lượng hóa chất liên tục và gia nhiệt xả đáy. Những người điều hành đã tỏ ra nghi ngờ cho đến khi họ nhìn thấy hóa đơn tiện ích của năm đầu tiên. Công suất tiêu thụ của quạt có thể nhìn thấy được và dễ đo lường, nhưng vô số tải trọng nhỏ của hệ thống nước lại là nguồn giảm chi phí vô hình.
Năng lượng bảo trì là một yếu tố tiềm ẩn khác. Một hệ thống nước đòi hỏi phải thường xuyên cảnh giác chống lại sự đóng cặn và bám bẩn sinh học. Điều đó có nghĩa là ngừng hoạt động để bảo trì, làm sạch bằng hóa chất—tất cả các hoạt động tiêu tốn nhiều năng lượng. Máy làm mát không khí chủ yếu cần giữ cho các cánh tản nhiệt sạch sẽ. Trong môi trường bụi bặm, đó là một nhiệm vụ nhưng có thể dự đoán được và thường có thể thực hiện trực tuyến. Độ tin cậy góp phần trực tiếp vào hoạt động bền vững bằng cách tránh những xáo trộn trong quy trình và đốt cháy hoặc lãng phí liên quan.
Tuổi thọ vật chất và tư duy vòng đời
Tính bền vững không chỉ ở hoạt động; vấn đề là phần cứng tồn tại được bao lâu và điều gì xảy ra với nó. Cốt lõi của bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí là bó ống có vây. Ăn mòn là kẻ thù. Trong hệ thống nước, bạn chống lại sự ăn mòn và đóng cặn bên trong. Với ACE, bạn đang chống lại sự ăn mòn trong khí quyển bên ngoài. Điều này có vẻ giống như một sự thay đổi chứ không phải là sự loại bỏ một vấn đề. Nhưng trên thực tế, nó dễ quản lý hơn. Bạn có thể chọn vật liệu—như cánh tản nhiệt bằng thép mạ kẽm nhúng nóng hoặc cánh tản nhiệt bằng nhôm cho các dịch vụ cụ thể—phù hợp với môi trường địa phương. Vòng đời thường dài hơn.
Tôi nhớ đã kiểm tra các bó ACE 20 năm tuổi trong một nhà máy lọc dầu vẫn đang hoạt động với mức độ xuống cấp tối thiểu. Một bó làm mát bằng nước tương đương sẽ được thay ống lại ít nhất một lần trong khoảng thời gian đó. Việc lắp lại ống đó là một tổn thất về tính bền vững: khai thác thêm đồng-niken, sản xuất, vận chuyển và năng lượng cho chính công việc sửa chữa. Tuổi thọ sử dụng lâu dài của ACE mạnh mẽ góp phần trực tiếp vào việc giảm năng suất vận chuyển nguyên liệu. Sự nhấn mạnh của SHENGLIN về khoa học vật liệu và công nghệ phủ cho các môi trường khác nhau nói lên sự hiểu biết sâu sắc về ngành này—đó không chỉ là tạo ra một bộ làm mát mà còn tạo ra một tài sản bền bỉ.
Cuối đời cũng sạch hơn. Bộ làm mát không khí phần lớn được làm bằng kim loại và có khả năng tái chế cao. Không có bùn bị ô nhiễm hoặc sự phân tách vật liệu phức tạp như trong bộ làm mát nước bị hỏng do bị đọng hóa chất nhiều năm. Khi ngừng hoạt động, thép và đồng/nhôm có tuổi thọ thứ hai một cách dễ dàng.
Tích hợp với thu hồi nhiệt thải
Đây là nơi nó trở nên thú vị. Máy làm mát không khí thường được coi là điểm cuối - loại bỏ nhiệt vào khí quyển. Nhưng với sự thay đổi trong tư duy, họ trở thành người hỗ trợ cho thu hồi nhiệt thải. Trong nhiều quy trình, nhiệt bị ACE loại bỏ ở mức nhiệt độ khá. Bằng cách thiết kế ACE không phải là một thiết bị độc lập mà là một phần của mạng tích hợp nhiệt, bạn có thể sử dụng nó để làm nóng trước các luồng quy trình đến hoặc thậm chí cung cấp nhiệt cấp thấp cho thiết bị làm lạnh hấp thụ.
Chúng tôi đã thử điều này ở quy mô thí điểm tại một địa điểm hóa dầu. Thiết bị ngưng tụ phía trên từ cột chưng cất, điển hình là ACE, được nối lại đường ống để trao đổi nhiệt lần đầu với dòng cấp liệu của cột. Điều này làm giảm nhiệm vụ nồi hơi chính. ACE sau đó sẽ xử lý lượng nhiệt còn lại. Dự án gặp phải những vấn đề ban đầu—việc kiểm soát rất khó khăn vì sự thay đổi nhiệt độ không khí hiện đã ảnh hưởng đến thông số quy trình phía trước. Nó đòi hỏi logic điều khiển thông minh hơn chứ không chỉ phần cứng lớn hơn. Đó là thành công một phần nhưng nó nhấn mạnh rằng bước nhảy vọt về tính bền vững thực sự đến từ tư duy hệ thống chứ không phải từ việc hoán đổi thành phần.
Điều quan trọng là ngừng thiết kế các bộ trao đổi nhiệt một cách cô lập. Sự thúc đẩy tính bền vững không phải đến từ bản thân ACE mà đến từ cách nó cho phép bạn hình dung lại sơ đồ dòng nhiệt của nhà máy. Đó là một bồn rửa dựa trên không khí, linh hoạt hơn, có thể được đặt và định kích thước một cách chiến lược để giải quyết các điểm hạn chế mà mạng lưới nước cứng nhắc có thể không giải quyết được.
Những thỏa hiệp trong thế giới thực và sự tham gia của nhà điều hành
Tất cả điều này nghe có vẻ hay trên giấy tờ, nhưng lĩnh vực này lại quyết định các điều khoản. Tiếng ồn là một vấn đề lớn. Một cục pin lớn của bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí có thể phát ra tiếng ồn lớn. Các quy định về tiếng ồn của cộng đồng có thể buộc bạn phải thêm bộ giảm âm hoặc hạn chế tốc độ, ảnh hưởng đến hiệu suất. Tôi đã thấy một dự án trong đó thiết kế ACE đẹp, hiệu quả phải được thiết kế lại với quạt tốc độ thấp hơn và các bó lớn hơn để đáp ứng giới hạn 55 dB(A) ở hàng rào. Chi phí vốn tăng lên và hiệu quả sử dụng năng lượng giảm nhẹ. Sự lựa chọn bền vững phải cân bằng giữa hiệu suất kỹ thuật với giấy phép xã hội để hoạt động.
Sự chấp nhận của nhà điều hành là một trở ngại khác. Các kỹ sư nhà máy đã dành cả sự nghiệp của mình để quản lý thành phần hóa học của nước và xả đáy tháp có thể cảnh giác với một công nghệ dường như trao quyền kiểm soát cho thời tiết. Việc triển khai thành công luôn có sự tham gia của người vận hành sớm. Chúng tôi tổ chức các buổi hội thảo cho họ xem màn hình điều khiển, cách ứng phó với cơn mưa bất ngờ (giúp cải thiện hiệu quả!) và cách làm sạch các bó. Biến họ thành một phần của giải pháp đã biến những người hoài nghi thành những người ủng hộ. Những hoạt động hàng ngày của họ—chẳng hạn như giữ sạch các bờ vây—đã trở thành đóng góp trực tiếp cho hoạt động của nhà máy. mục tiêu bền vững.
Cuối cùng, các bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí tăng cường tính bền vững bằng cách đưa ra lộ trình loại bỏ nhiệt đơn giản hơn, linh hoạt hơn và hiệu quả hơn về mặt vật chất. Họ buộc phải tuân theo kỷ luật trong thiết kế có tính đến toàn bộ chi phí của vòng đời và bối cảnh môi trường. Chúng không phải là câu trả lời đúng cho mọi nhiệm vụ, nhưng khi phù hợp, chúng không chỉ giảm lượng nước sử dụng—về cơ bản, chúng tái thiết lập lại mối quan hệ của nhà máy với nguồn tài nguyên thiên nhiên đầu vào của nó. Sự thúc đẩy mang tính hệ thống, yên tĩnh và mang tính biến đổi về lâu dài. Đó là loại kỹ thuật không gây chú ý nhưng hoàn toàn di chuyển kim chỉ nam.
